CZ307096B6 - Způsob povrchové úpravy artikulačních ploch kovových komponent kloubních implantátů - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu povrchové úpravy artikulačních ploch kovových komponent kloubních implantátů, zejména hlavice totální endoprotézy kyčelního kloubu.

Dosavadní stav techniky

Pod pojmem artikulační plochy se obecně rozumí takové plochy implantátů, které jsou navzájem v kontaktu a vůči sobě se pohybují. V současné době se tyto artikulační plochy kovových komponent kloubních implantátů při konečném opracování na požadovaný rozměr podrobují postupnému broušení v několika brousicích krocích, načež se strojně leští obvykle grafitovým kotoučem a pro dosažení co nejmenší drsnosti se případně ještě ručně dolešťují leštícími pastami. Tyto leštící pasty přitom obsahují obvykle jemně mletá přírodní i umělá brusivá s přídavkem např. mastku nebo plavené křídy, přičemž jako pojivá v obsahu zhruba 15 až 25 % hmotn. se v nich používá např. parafinu, stearinu, různých tuků apod. Nicméně i v případě dodržení výrobního postupu však v praxi dochází k tomu, že zejména u hlavic z korozivzdorné oceli mohou brousicí zrna pevné ulpět v broušeném povrchu a následně v průběhu leštícího procesu mohou být překryta základním materiálem. Po provedené implantaci pak může docházet k uvolnění těchto zrn v důsledku pohybu kloubní hlavice v kloubní jamce, což způsobuje zrychlené opotřebení obou těchto artikulačních komponent, projevující se jak absolutním nárůstem počtu a objemu otěrových částic, tak i následným vznikem nežádoucích doprovodných jevů jako je granulom, metalóza apod.

Další nevýhodou tohoto postupu výroby je, že může docházet k nedoleštění povrchu artikulačních ploch, na němž mohou zůstat poměrně hluboké a ostré rýhy, které rovněž snižují životnost zavedeného kloubního implantátu.

Z patentových spisů, týkajících se této problematiky je známo např. řešení dle spisu EP 202031, jehož předmětem je způsob leštění chirurgických implantátů, vytvořených z biokompatibilního titanu nebo titanové slitiny a který spočívá v kontaktu leštícího roztoku s pohybujícím se implantátem, přičemž leštící roztok obsahuje kyselinu mléčnou, kyselinu fluorovodíkovou a kyselinu dusičnou, a v následném promytí implantátu pro očištění jeho povrchu.

Z patentového spisu US 2008/0014243 je rovněž známý způsob ošetřování kovových implantátů roztokem kyseliny fluorovodíkové o hodnotě pH mezi 1,6 až 3,0. Obdobné řešení je pak popsáno ve spisu US 7 048 870.

Nicméně ani tyto známé způsoby leštění chirurgických implantátů resp. způsobů ošetřování povrchu artikulačních ploch mnohdy nezaručují co nejmenší otěr kloubní jamky v důsledku v ní se pohybující hlavice implantátu.

Podstata vynálezu

Tyto nevýhody dosavadního stavu techniky jsou do značné míry odstraněny způsobem povrchové úpravy artikulačních ploch kovových komponent kloubních implantátů, zejména hlavice totální endoprotézy kyčelního kloubu, podle předkládaného vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že po provedeném broušení a leštění se povrch artikulačních ploch kovových komponent podrobuje chemicko—mechanickému opracování, spočívajícím v jejich koncovém mechanickém přeleštění za současného spolupůsobení na jejich povrch nanášené suspenze, tvořené směsí kyseliny dusičné, kyseliny fosforečné, vody a nanočástic oxidu titaničitého. Na 100 hmotn. dílů nanočástic

- 1 CZ 307096 B6 oxidu titaničitého přitom tato suspenze obsahuje 1 až 150 hmotn. dílů směsi kyseliny dusičné a kyseliny fosforečné, jakož i 70 až 200 hmotn. dílů vody, a velikost nanočástic oxidu titaničitého v suspenzi se pohybuje v rozmezí 5 až 500 nm.

Podstata tohoto způsobu povrchové úpravy podle vynálezu spočívá dále v tom, že hmotnostní poměr kyseliny dusičné a kyseliny fosforečné v suspenzi se pohybuje v rozmezí 1:100 až 1:1.

Podstata tohoto způsobu povrchové úpravy podle vynálezu pak rovněž spočívá v tom, že koncentrace kyseliny dusičné v suspenzi je v rozmezí 0,05 až 20 % a koncentrace kyseliny fosforečné v suspenzi v rozmezí 0,5 až 40 %.

Mechanické koncové přeleštění se přitom s výhodou provádí přítlakem leštícího nástroje na artikulační plochy kovových komponent kloubních implantátů o velikosti 0,01 až 0,3 MPa a pohybem leštícího nástroje po těchto artikulačních plochách lychlostí 0,01 až 0,1 m/s po dobu 1 až 20 min.

Metoda je efektivní zejména v případě, že výchozí drsnost povrchu před zahájením tohoto chemicko-mechanického opracování je méně než Ra = 0,2μιτι. Největším přínosem tohoto způsobu povrchové úpravy artikulačních ploch kovových komponent kloubních implantátů je přitom téměř úplné odstranění brusných zrn ulpívajících v jejich površích po předchozích operacích broušení a odstranění většiny ostrých povrchových hran popř. jejich vyhlazení při současném snížení drsnosti povrchu artikulačních ploch až o 50 % a tím snížení otěru s ní artikulujících druhých ploch, obvykle kloubních jamek až o 50 % oproti dosud vyráběným kloubním implantátům, což podstatně přispívá k prodloužení životnosti implantátů, jakož i ke snížení zánětlivých procesů v důsledku výskytu otěrových částic v místech styku implantátů s kostní tkání.

Objasnění výkresu

Vynález je dále blíže objasněn schematickým naznačením příkladného provedení způsobu povrchové úpravy artikulačních ploch kovových komponent kloubních implantátů podle vynálezu.

Příklad uskutečnění vynálezu

Způsob povrchové úpravy artikulačních ploch kovových implantátů, v tomto příkladném provedení vynálezu způsob povrchové úpravy hlavice totální endoprotézy kyčelního kloubu, vyrobené ze slitiny CoCrMo, spočívá vtom, že po provedeném broušení a leštění na drsnost Ra = 0,2μιη se artikulační plocha hlavice, která je po provedené implantaci ve styku s artikulační plochou kloubní jamky, zhotovené z plastu, podrobuje chemicko—mechanickému opracování, spočívajícím v jejím koncovém mechanickém přeleštění za současného spolupůsobení na povrch hlavice nanášené suspenze, která na 100 hmotn. dílů nanočástic oxidu titaničitého o velikosti 20 až 200 nm obsahuje dále 40 hmotn. dílů směsi kyseliny dusičné a kyseliny fosforečné a 100 hmotn. dílů vody.

Hmotnostní poměr kyseliny dusičné a kyseliny fosforečné v suspenzi je v tomto příkladném provedení 10 : 90, přičemž koncentrace kyseliny dusičné v suspenzi je 1,5% a koncentrace kyseliny fosforečné v suspenzi 15%.

Mechanické koncové přeleštění se pak provádí přítlakem leštícího nástroje na hlavici kloubního implantátu o velikosti 0,05 až 0,15 MPa, a to pohybem leštícího nástroje na hlavici kloubního implantátu o relativní rychlosti 0,05 až 0,08 m/s po dobu 10 min.

Tento způsob je zároveň naznačen na přiloženém vyobrazení, kde je znázorněna leštěná hlavice 1 kloubního implantátu s dříkem 2, která se pohybuje svojí artikulační plochou po výměnném

-2CZ 307096 B6 polštářku 3 s nanesenou suspenzí. Přítlak výměnného polštářku 3 na artikulační plochu hlavice 1 kloubního implantátu pak vytváří pěnová podložka 4, pohybující se společně s výměnným polštářkem 3 po artikulační ploše hlavice 1 kloubního implantátu nepravidelně ve všech směrech.

Pohyby dříku 2 s leštěnou hlavicí 1 kloubního implantátu, jakož i pohyby pěnové podložky 4 s výměnným polštářkem 3 jsou naznačeny šipkami.

Průmyslová využitelnost

Způsob povrchové úpravy artikulačních ploch kovových komponent kloubních implantátů podle vynálezu lze zejména použít u kovových komponent kloubních implantátů pro náhradu velkých kloubů, tj. vedle hlavice totální endoprotézy kyčelního kloubu, rovněž i u všech typů artikulačních ploch kovových komponent náhrad velkých kloubů, například ramenního a kolenního kloubu.

Claims (5)

1. Způsob povrchové úpravy artikulačních ploch kovových komponent kloubních implantátů, zejména hlavice totální endoprotézy kyčelního kloubu, vyznačující se tím, že po provedeném broušení a leštění se povrch artikulačních ploch kovových komponent podrobuje chemicko-mechanickému opracování, spočívajícím v jejich koncovém mechanickém přeleštění za současného spolupůsobení na jejich povrch nanášené suspenze, tvořené směsí kyseliny dusičné, kyseliny fosforečné, vody a nanočástic oxidu titaničitého, přičemž na 100 hmotn. dílů nanočástic oxidu titaničitého tato suspenze obsahuje 1 až 150 hmotn. dílů směsi kyseliny dusičné a kyseliny fosforečné, jakož i 70 až 200 hmotn. dílů vody, a velikost nanočástic oxidu titaničitého v suspenzi se pohybuje v rozmezí 5 až 500 nm.

2. Způsob povrchové úpravy artikulačních ploch podle nároku 1, vyznačující se tím, že hmotnostní poměr kyseliny dusičné a kyseliny fosforečné v suspenzi se pohybuje v rozmezí 1:100 až 1:1.

3. Způsob povrchové úpravy artikulačních ploch podle nároku 2, vyznačující se tím, že koncentrace kyseliny dusičné v suspenzi je v rozmezí 0,05 až 20 % a koncentrace kyseliny fosforečné v suspenzi v rozmezí 0,5 až 40 %.

4. Způsob povrchové úpravy artikulačních ploch podle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že mechanické koncové přeleštění se provádí přítlakem leštícího nástroje na artikulační plochy kovových komponent kloubních implantátů o velikosti 0,1 až 0,3 MPa.

5. Způsob povrchové úpravy artikulačních ploch podle alespoň jednoho z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že mechanické koncové přeleštění se provádí pohybem leštícího nástroje po artikulačních plochách rychlostí 0,01 až 0,1 m/s po dobu laž 20 min.

1 výkres